물과 태양빛만으로 이산화탄소를 합성 연료로 바꾸는 기술이 개발됐다. 에너지 비용을 들이지 않고도 탄소자원화 효율을 극대화할 수 있는 기술이다. 이산화탄소 추가 배출도 없어 친환경 탄소자원화 기술로 각광받을 전망이다.
한국연구재단(이사장 조무제)은 손호진 고려대 소재학과 교수팀이 태양빛으로 물과 이산화탄소를 일산화탄소 및 수소 합성가스로 전환하는 이산화티탄 기반의 광촉매 기술을 세계에서 처음으로 개발했다고 5일 밝혔다.
손 교수가 개발한 이산화티탄 기반 광촉매는 이산화티탄에 레늄, 코발트 분자 촉매를 결합시킨 소재다. 이산화티탄은 태양빛을 받으면 내부에서 전하 분리 현상을 일으킨다. 들뜬 전자를 각 분자 촉매로 움직여서 이산화탄소와 수소로 환원된다.
김 교수 연구팀은 이산화티탄의 에너지 준위를 조정, 전자 이동 효율을 극대화했다. 이산화티탄 광촉매는 크기를 늘려서 대용량의 이산화탄소 환원도 가능하다. 두 개의 분자 촉매 양과 에너지 준위를 조절하면 그동안 불가능하게 여겨 온 합성가스 내 일산화탄소 및 수소 비율도 추가 공정 없이 조절할 수 있다. 메탄올 등 다른 합성 연료를 생산하는 핵심 기술로도 쓰인다.
연구팀은 촉매에 추가로 전기를 가하지 않고도 10시간 만에 200톤의 합성가스를 만드는 데 성공했다. 촉매 반응은 30시간 이상 지속했다.
기존의 탄소자원화 기술은 촉매에 전기를 흘려서 이산화탄소를 환원하는 방식이다. 이산화탄소가 배출되고 투입해야 하는 에너지 비용이 높아 상용화가 어려웠다.
손 교수는 “추가 에너지를 투입하지 않고 최고 효율의 이산화탄소 전환 광촉매 기술을 개발했다”면서 “이산화탄소 자원화의 경제성과 효율을 크게 높여 지속 사용할 수 있는 탄소 재활용 기술을 구현한 것”이라고 의의를 설명했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
